高频电路实验义

高频电路实验讲义河北师范大学信息技术学院

目录

实验一高频小信号调谐放大器 (3)

实验二模拟乘法器调幅与检波 (6)

实验三调频与模拟乘法器鉴频 (9)

实验四小功率调频发射机与接收机的设计 (12)

实验五晶体管超外差收音机的安装与焊接 (17)

实验六晶体管超外差收音机静态工作点的检测及故障排除 (21)

附录一低频信号源的使用 (25)

附录二高频信号源的使用 (25)

附录三频率计的使用 (25)

附录四频率特性测试仪的使用 (26)

实验一高频小信号调谐放大器

一、实验目的

1．通过对高频小信号放大器谐振回路的调试，掌握高频小信号放大器性能指标的测试方法。

2．进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。

3．了解并掌握频率特性测试仪工作原理及使用方法。

二、实验仪器

示波器（双踪100MHz）一台，BT3频率特性测试仪一台，数字万用表一块，高频电路实验箱一台，调试工具一套。

三、实验原理

单调谐共射放大电路是由工作在甲类状态的单管放大器和单调谐回路选频网络组成。如图1-1 (a)所示。在电路中，R b1、R b2为上、下基极偏置电阻，为发射结提供正偏压。C b、C e分别为基极、射极旁路电容，其作用是使高频电流经它们旁路入地，以免损耗高频能量。L、C构成并联谐振回路，且f o =f外。

1．静态分析

根据电路中所有旁路电容均视为开路和线圈可近似看作短路的原则，可画出如图1-1（b）所示的直流通路。由此可计算出静态工作点：

U B ≈R b1V CC/ ( R b1 + R b2) ，I EQ=(U B-U BEQ ) / R e = I CQ，U CEQ≈V CC - I EQ R e。

2．动态分析

根据电路中旁路电容近似看作短路和理想直流电源V CC视为交流短路的原则，可画出如图1-1（c）所示的交流通路。由此可计算出单调谐放大器的主要性能指标：（1）谐振频率、品质因数和谐振电阻

由图1-1（c）可知：

∑

=LC

fπ2

1

o

，Q L=1/ω0LG∑，R∑ =1/G∑（2）谐振电压增益

图1-1 小信号调谐放大器

ie2

2

2

p

oe1

2

1

fe

2

1

fe

2

1

uo G

p

G

G

p

Y

p

p

G

Y

p

p

A

+

+

-

=

-

=

∑

（3）通频带和矩形系数

BW0.7 =2Δf0.7 = f o /Q L，K0.1=BW0.1 /BW0.7 ≈10

四、实验电路图

五、实验内容及步骤

1．调整晶体管的静态工作点

在不加输入信号（即u i=0），将测试点TTA1接地，调整可调电阻W A1，用万用表直流电压档（20V档）测量发射极电位，使I E=1.5mA，记下此时的U BQ，U CQ，U EQ的值。

2．使调谐放大器谐振在10.7MHz

（1）方法一，用示波器调整

①把示波器接在高频信号源的TTF1处，调WF1 使高频信号源提供频率为

10.7MHz、大小为Vp-p-=50mV的信号。

②把此信号接在调谐放大器的信号输入TTA1处，用示波器探头在TTA2处测试（在示波器上看到的是正弦波），调节变压器磁芯及电容CA3使示波器波形幅度最大。

（2）方法二，用扫频仪调整

将扫频仪的扫频输出接在调谐放大器的信号输入TTA1处,将扫频仪的带检波器探头接在输出端TTA2处测试,通过调节扫频仪面板上的“Y 轴增益”和“输出衰减”旋扭，转动中心频率旋扭使荧光屏上出现频率特性曲线，调节变压器磁芯使调谐放大器谐振在10.7MHz。

3．测量电压增益A uo

（1）方法一，用示波器测量

图1-2实验电路图

用示波器测输入信号的峰峰值，记为U i ，测输出信号的峰峰值记为U o 。用输出信号的大小与输入信号的大小之比计算电压增益。则小信号放大的电压放大倍数为U o /U i 。

（2）方法二，用扫频仪测量：测量前，先要对扫频仪的Y 轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“Y 轴增益”旋扭，使屏幕上显示的方框有一定高度，记下此时的高度和“输出衰减”的读数N 1dB 。然后接入被测放大器，保持Y 轴增益不变，改变扫频仪的“输出衰减”旋扭，使曲线的高度与输入信号相同，记下此时的“输出衰减”的读数N 2dB ，则电压增益A uo ：：

A uo =（N 1－N 2）dB

4．测量放大器的通频带BW 0.7 ．。。。

调“输出衰减”和“Y 轴增益”

，使谐振曲线在Y 轴占有一定高度，调“频率偏移” 旋扭,使谐振曲线在X 轴占有适当格数，测出其曲线下降3 dB 处两对称点在X 轴占有的宽度，由频标就可近似测出放大器的通频带。 5．测量放大器的选择性。

放大器 选择性的优劣可用其谐振曲线的矩形系数K 0.1 表示。 用4．中的方法测出BW 0.1 ，即可得

0.1

0.10.7

BW K BW

六、实验报告要求

1．整理好实验数据。

2. 画出 扫频仪的方框图及荧光屏上的频率特性曲线。

3．思考：引起小信号谐振放大器不稳定的原因是什么？如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？

实验二模拟乘法器调幅与检波

一、实验目的

1．掌握用模拟乘法器实现普通调幅波和抑制载波调幅波的方法。

2．掌握测量调幅系数的方法。

3．掌握用集成电路实现同步检波的方法。

二、实验仪器

示波器（双踪100MHz）一台，数字万用表一块，试验箱，调试工具一套。

三、实验原理

1．振幅调制

振幅调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化，其它参数不变。这是使高频载波的振幅载有传输信息的调制方式。

振幅调制分为三种方式：普通的调幅方式抑制载波(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)。所得的已调信号则分别称为调幅波信号、双边带信号和单边带信号。

在单一频率信号作为调制信号时，调幅波的表达式为

u AM = U AM (t)cosωc t =U cm (1+ m a cosΩt)cosωc t

在调制过程中，将载频抑制就形成了波双边带信号，简称双边带信号。双边带信号的表示式为：

u DSB=(1/2)m a U cm cos(ωc±Ω)t

2．同步检波

同步检波分为乘积型和叠加型两种方式。这两种检波方式都需要接收端恢复载波的支持，恢复载波性能的好坏，直接关系到解调性能的好坏。

乘积型同步检波是直接把本地恢复载波与接收信号相乘，用低通滤波器将低频信号提取出来。在这种检波器中，要求恢复载波与发送端的载波同频同相，如果其频率或相位有一定的偏差，将会使恢复出来的调制信号产生失真。

叠加型同步检波是将DSB或SSB信号插入恢复载波，使之成为或近似为AM信号，再利用包络检波器将调制信号恢复出来。为了保证检波质量，对DSB信号，要求恢复载波的振幅大于输入信号的振幅；对SSB信号，要求恢复载波的振幅远远大于输入信号的振幅。叠加型同步检波器也要求恢复载波与接收信号载波同频同相，否则会产生失真。

四、实验电路图

五、实验内容及步骤

1．振幅调制

如图2-1所示。断开J12，J13，J15，J19，J110，连接好J11，J14，J16，J17，J8，组成调幅电路。

载波信号u c经高频耦合电容C14由IN11处输入，C15是高频旁路电容，使8脚接地。

调制信号u Ω经低频耦合电容C 11由IN12处输入，C 16是低频旁路电容，使4脚接地。调幅信号从12脚单端输出。器件采用双电源供电方式。

2脚与3脚接入负反馈电阻，以扩展u Ω的线性动态范围。

电阻R 18、R 19及R 111为器件提供静态偏置电压，保证器件内各个晶体管工作在放大状态。R 14、R 16及电位器W 11组成平衡调节电路，改变W 11可使乘法器实现抑制载波振幅调制和有载波的振幅调制。

（1）抑制载波的调幅波

在IN11处输入f c =10.7MHZ ，U cp-p =250mV 的载波；在IN12端输入f Ω=1kHz 的调制信号。先使U Ω p -p 为零，调节可调电阻W 11，使在TT11处测试的信号u 0=0。然后逐渐增大U Ω p -p ，用示波器在TT11处观察抑制载波的调幅信号。

（2）普通调幅波

① 在步骤（1）的基础上调节W11，使输出信号中有载波存在，用示波器在TT11处观察有载波的振幅调制信号。不断改变调制信号的大小，观察调幅波的变化情况，并将相应的数据填入表中。

② 改变调制信号的大小，观察并记录m a =1，m a >1时的调幅波形。 2．同步检波

连接J22、J24、J26构成同步检波电路。由平衡调幅部分产生的调幅波作为同步检波部分的调幅波输入信号。

（1）抑制载波的调幅波的检波

从IN21处输入10.7MHz ，U cp-p =250mV 的载波，调W 21使在TT21处观察的信号为0。在IN23端输入抑制载波的调幅信号，这时从TT21处用示波器应能观察到u Ω(t)的波形，调节W 21可使输出波形幅度增大，波形失真减小。

（2）普通调幅波的检波

在IN23端输入普通调幅信号，这时从TT21处用示波器观察u Ω(t)的波形。 六、实验报告要求

1．在同一坐标纸上绘出调制信号、载波、普通调幅波、抑制载波调幅波以及两种已调信号检波后的输出电压的波形。

2．整理实验数据，并计算调幅系数。(o max omin

a o max omin

U U m U U -=+)

图2-1调幅信号产生电路图

图2-2检波实验电路图

实验三

调频与模拟乘法器鉴频

一、实验目的

1．掌握变容二极管调频的工作原理。 2．了解鉴频器的工作原理。 二、实验仪器

示波器（双踪100MHz ）一台，高频电路实验箱一台，数字万用表一块，调试工具一套。 三、实验原理

1．调频波的产生

调频的方法主要有直接调频法和间接调频法。其中直接调频法最常用的是变容二极管直接调频电路。原理图如图3所示。

变容二极管是利用半导体PN 结的结电容随加在其两端的反向偏置电压的变化而变化的特性制作的。其压控特性可表示为C j = C j0 /(1+u /U D )γ。为了保证变容二极管反偏，给变容二极管提供一个合适的直流反偏电压U R ，若在此基础上加入调制电压u Ω (=U Ωm cos Ωt )，则有u (t ) = U R + u Ω = U R + U Ωm cos Ωt ，变容二极管在单一频率调制信号u Ω控制下的结电容C j 的数学表达式为：C j = C iQ (1+m cos Ωt )–γ 此时等效振荡回路的谐振频率为

2/c 2/jQ j )cos 1()cos 1)(/1(/1γγωωt m t m LC LC Ω+=Ω+=≈

式中jQ c 1

LC =ω是未加调制信号（u Ω=0）时的振荡频率，它就是调频振荡器的中

心频率，即载波频率。

2．调频波的解调

调频波的解调又叫鉴频，它是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。其鉴频原理是先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。因此实现鉴频的核心部件是相位检波器。

相位检波器又分为叠加型相位检波器和乘积型相位检波器，利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波。其基本原理是在乘法器的一个输入端输入调频波u FM （t ），

图3-1 直接调频原理